,
ГНУ Новгородский НИПТИСХ Россельхозакадемии,
г. Великий Новгород
Энерго-экономическая оценка новых моделей севооборотов в адаптивно-ландшафтном земледелии Северо-Западного региона Российской Федерации
В Новгородском НИПТИСХ с 1998 года проводились полевые эксперименты на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой и супесчаной почве.
Для рационального использования почвенного покрова агроценозов, расположенных на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых и супесчаных почвах, и повышения энергетической эффективности возделывания сельскохозяйственных культур разработали 9 научно обоснованных короткоротационных севооборотов (зернотравяные, льняные и пропашные) для хозяйств различной специализации. В севообороты включались культуры и сорта наиболее адаптированные к природно-климатическим условиям Новгородской области. Изучались технологии возделывания сельскохозяйственных культур, учитывалась экономия топлива, удобрений, гербицидов и других материальных ресурсов. Эффективность использования этих ресурсов определялась путём биоэнергетической оценки технологий возделывания растениеводческой продукции. Плодородие дерново-подзолистой почвы повышалось путем использования традиционного органического удобрения – торфонавозного компоста (ТНК) и альтернативных (биологических) источников органического вещества – сидератов и соломы зерновых культур. Под сельскохозяйственные культуры вносили умеренные дозы минеральных удобрений.
Ввели дополнительно для сравнения севооборот № 0 традиционный, применяемый в большинстве хозяйств Новгородской области до 90-х годов 20 века. Пополнение органического вещества в нем осуществляется за счет внесения ТНК в чистом пару (40 т/га) и под силосные культуры (20 т/га).
Для всесторонней оценки севооборотов осуществлен расчет баланса гумуса почвы с использованием методических указаний ЦИНАО [1] и данных полевых исследований Новгородского НИПТИСХ (таблица 1).
Таблица 1 – Расчет баланса гумуса почвы короткоротационных севооборотов. | |||||||
№ п/п | Структура севооборота | Урожайность, т/га | Гумификация корн. и пожн. остатков, т/га | Гумус органических удобрений, т/га | Минерализация гумуса, т/га | Баланс гумуса, ± | |
т/га | ГДж/га | ||||||
Для почв тяжелого гранулометрического состава | |||||||
0 | 1. Пар чистый (40 т/га ТНК) | - | - | 2,51 | 3,13 | -0,62 | -14,33 |
2. Озимая рожь (зерно) | 2,5 | 0,59 | - | 1,01 | -0,42 | -9,81 | |
3. Вико-овёс на з/м (20 т/га ТНК | 17,0 | 0,41 | 1,26 | 0,46 | 1,21 | 27,75 | |
4. Ячмень (зерно) | 3,1 | 0,56 | - | 1,01 | -0,45 | -10,43 | |
5. Овёс (зерно) | 2,7 | 0,49 | - | 1,01 | -0,52 | -12,09 | |
За севооборот | Х | 2,05 | 3,77 | 6,62 | -0,80 | -18,91 | |
1 | 1. Клевер на сидерат | 30,0 | 0,97 | 1,01 | 0,45 | 1,54 | 35,53 |
2. Озимая рожь (зерно) + солома* | 3,4 | 0,67 | 1,15 | 0,98 | 0,83 | 19,33 | |
3. Вико-овёс на з/м | 22,0 | 0,39 | - | 0,45 | -0,05 | -1,18 | |
4. Ячмень (зерно) + солома* | 3,3 | 0,53 | 0,67 | 0,98 | 0,22 | 5,07 | |
5 Овёс + клевер | 3,0 | 0,53 | - | 0,98 | -0,45 | -10,23 | |
За севооборот | х | 3,12 | 2,83 | 3,85 | 2,1 | 48,81 | |
2 | 1. Клевер на з/м | 30,0 | 0,97 | - | 0,38 | 0,60 | 13,83 |
2. Озимая рожь (зерно) + солома* | 2,2 | 0,43 | 0,76 | 0,82 | 0,36 | 8,18 | |
3. Силосные (вико-овёс) | 27,0 | 0,42 | - | 0,38 | 0,05 | 1,07 | |
4. Ячмень (зерно) + солома* | 3,3 | 0,53 | 0,67 | 0,82 | 0,39 | 8,75 | |
5. Овёс (зерно) + клевер | 3,0 | 0,53 | - | 0,82 | -0,28 | -6,56 | |
За севооборот | х | 2,9 | 1,41 | 3,22 | 1,10 | 25,27 | |
3 | 1. Клевер + тим. I г. п. на з/м | 47,0 | 1,4 | - | 0,45 | 1,07 | 24,82 |
2. Клевер + тим. II г. п. на з/м | 25,0 | 1,56 | - | 0,45 | 1,11 | 25,63 | |
3. Озимая рожь (зерно) + солома* | 2,8 | 0,60 | 0,95 | 1,03 | 0,52 | 11,97 | |
4. Ячмень (зерно) + солома* | 3,1 | 0,73 | 0,63 | 1,04 | 0,32 | 7,43 | |
5. Овес + клевер + тимоф. | 2,7 | 0,60 | - | 1,03 | -0,45 | -10,34 | |
За севооборот | х | 4,89 | 1,58 | 4,00 | 2,57 | 59,51 | |
4 | 1. Клевер на з/м (зан. пар) | 29,2 | 0,95 | - | 0,42 | 0,53 | 12,24 |
2. Озимая рожь (зерно) | 2,8 | 0,61 | - | 0,96 | -0,35 | -8,13 | |
3. Ячмень (зерно) | 2,2 | 0,47 | - | 0,96 | -0,48 | -11,12 | |
4. Лён-долгунец (волокно) | 0,7 | 0,40 | - | 0,96 | -0,55 | -12,77 | |
5. Овёс + клевер | 2,5 | 0,54 | - | 0,96 | 0,42 | -9,62 | |
За севооборот | х | 2,97 | - | 4,25 | -1,28 | -29,40 | |
5 | 1. Клевер на з/м (зан. пар) | 27,2 | 0,88 | - | 0,42 | 0,46 | 10,61 |
2. Озимая рожь (зерно) + солома* | 2,9 | 0,63 | 0,98 | 0,97 | 0,64 | 14,66 | |
3. Ячмень (зерно) + солома* | 2,4 | 0,56 | 0,49 | 0,97 | 0,08 | 1,79 | |
4. Лён-долгунец (волокно) | 0,7 | 0,40 | - | 0,97 | -0,57 | -13,08 | |
5. Овёс + клевер | 2,7 | 0,58 | - | 0,97 | -0,39 | -8,93 | |
За севооборот | х | 3,05 | 1,47 | 4,30 | 0,22 | 5,04 | |
6 | 1. Клевер + тим. I г. п. на з/м | 45,0 | 1,46 | - | 0,42 | 1,04 | 24,05 |
2. Клевер + тим. II г. п. на з/м | 25,0 | 1,56 | - | 0,042 | 1,14 | 26,35 | |
3. Озимая рожь (зерно) + солома* | 3,0 | 0,65 | 1,01 | 0,96 | 0,70 | 16,18 | |
4. Лён-долгунец (волокно) | 0,75 | 0,43 | - | 0,96 | -0,53 | -12,17 | |
5. Овес + клевер + тимоф. | 2,9 | 0,68 | - | 0,96 | -0,28 | -6,49 | |
За севооборот | х | 4,78 | 1,01 | 3,72 | 2,07 | 47,92 | |
Для почв лёгкого гранулометрического состава | |||||||
7 | 1. Овёс + клевер | 3 | 0,54 | - | 0,56 | -0,02 | -0,43 |
2. Клевер I г. п. на з/м + II ук. на сидерат | 40+20 | 1,08 | 0,46 | 0,34 | 1,20 | 27,64 | |
3. Картофель | 28 | 0,20 | 0,14 | 1,32 | -0,98 | -22,60 | |
4. Картофель + (50 т/га ТНК) | 28 | 0,18 | 1,44 | 1,32 | 0,30 | 6,84 | |
За севооборот | х | 2,00 | 2,04 | 3,54 | 0,50 | 11,45 | |
1. Овёс + клевер | 3 | 0,54 | - | 0,56 | -0,02 | -0,43 | |
8 | 2. Клевер I г. п. на з/м + II ук. на сидерат | 40+20 | 1,08 | 0,46 | 0,34 | 1,20 | 27,64 |
3. Картофель | 29 | 0,21 | 0,14 | 1,32 | -0,97 | -22,32 | |
4. Картофель | 23 | 0,17 | 0,11 | 1,32 | -1,04 | -24,00 | |
За севооборот | х | 1,99 | 0,72 | 3,57 | -0,83 | -19,10 | |
9 | 1. Овёс + клевер | 3 | 0,54 | - | 0,56 | -0,02 | -0,43 |
2. Клевер на сидерат | 60 | 1,08 | 1,38 | 0,34 | 2,12 | 48,84 | |
3. Картофель | 29 | 0,20 | 0,14 | 1,32 | -0,98 | -22,60 | |
4. Картофель | 23 | 0,18 | 0,12 | 1,32 | -1,02 | -23,44 | |
За севооборот | х | 2,00 | 1,64 | 3,54 | 0,10 | 2,37 |
- запахивание соломы
В севооборотах (№ 1-3), расположенных на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве с насыщенностью бобовыми и бобово-злаковыми травами на 20-40 %, при использовании альтернативных источников органического вещества (зеленые удобрения, солома зерновых), баланс гумуса почвы за ротацию составил 1,1-2,6 т/га.
Баланс гумуса почвы в льняных севооборотах № 5-6 равен 0,22 и 2,07 т/га, в севообороте № 4 без заделки соломы зерновых отрицательный и составил -1,28 т/га.
В четырехпольных пропашных севооборотах № 7-9, разработанных для почв легкого гранулометрического состава, положительный баланс гумуса за ротацию обеспечили севообороты: № 7 при внесении под картофель 50 т/га ТНК и заделке второго укоса клевера I г. п., № 9 при использовании клевера I г. п. только на сидерат.
Как показали расчеты, бездефицитный баланс гумуса дерново-подзолистой тяжело - и легкосуглинистой почвы формируется при насыщении севооборотов многолетними бобовыми и бобово-злаковыми культурами на 20-40 % и использовании соломы зерновых и сидератов на удобрение.
Ресурсно-экономическая оценка энерго-экономических показателей короткоротационных севооборотов за ротацию проводилась по методике ВНИИЗ и ЗПЭ [2] и по методическим указаниям НовГУ им. Ярослава Мудрого [3].
Сравнительный анализ энерго-экономических показателей (табл. 2) оптимальных схем короткоротационных севооборотов провели в сравнении с традиционным севооборотом (№ 0).
Таблица 3 – Энерго-экономические показатели короткоротационных севооборотов (за первую ротацию).
№ севооборота | Затраты совокупной энергии, ГДж/га | Продуктивность основной продукции, т/га | Показатель направленности воспроизводства почвенного плодородия, ед. | Энергоёмкость основной продукции, ГДж/т з. ед. | Энергетическая эффективность основной продукции, ед. | Рентабельность, % | Условно-чистая прибыль*, тыс. руб./га | |
з. ед. | переваримого протеина | |||||||
Зернотравяных | ||||||||
0 | 40,0 | 1,96 | 0,23 | -0,12 | 5,5 | 3,4 | 10 | 0,7 |
1 | 19,0 | 2,3 | 0,28 | 0,30 | 4,7 | 4,1 | 27 | 2,6 |
2 | 17,0 | 3,0 | 0,44 | 0,34 | 3,7 | 5,3 | 36 | 3,8 |
3 | 14,0 | 3,3 | 0,48 | 0,65 | 3,1 | 6,5 | 46 | 6,1 |
Льняных | ||||||||
4 | 15,0 | 2,7 | 0,30 | -0,26 | 4,5 | 3,7 | 20 | 3,2 |
5 | 17,0 | 2,6 | 0,31 | 0,00 | 4,6 | 3,6 | 22 | 3,6 |
6 | 15,0 | 3,2 | 0,48 | 0,56 | 3,5 | 5,2 | 33 | 6,6 |
Пропашных | ||||||||
7 | 45,8 | 5,7 | 0,56 | 0,14 | 4,1 | 5,3 | 96,2 | 43,2 |
8 | 28,8 | 5,1 | 0,54 | -0,23 | 4,1 | 5,2 | 113,3 | 42,9 |
9 | 29,5 | 3,9 | 0,28 | 0,03 | 4,7 | 3,7 | 118,0 | 44,0 |
*– условно-чистая прибыль рассчитана в ценах 2006 года.
Сравнительный анализ показал, что в зернотравяном севообороте № 1 с сидеральным паром затраты совокупной антропогенной энергии сократились в 2 раза, энергоёмкость основной продукции снизилась на 0,8 ГДж/т з. ед., увеличился выход основной продукции с гектара на 0,3 т з. ед., переваримого протеина на 0,05 т. Повысился коэффициент энергетической эффективности основной продукции в 1,2 раза, рентабельность возросла в 2,7 раза. Показатель направленности воспроизводства почвенного плодородия составил 0,3 единицы. Условно-чистая прибыль – 2,6 тыс. руб./га.
В севооборотах с занятыми парами клеверным (№ 2) и клеверотимофеечной смесью (№ 3) затраты совокупной энергии сократились в 2,4-2,9 раза, энергоёмкость основной продукции понизилась в 1,5-1,8 раз. Увеличилась продуктивность с гектара основной продукции на 1,0-1,3 т з. ед., переваримого протеина на 0,21-0,25 тонн. Энергетическая эффективность основной продукции и рентабельность возросли в 1,6-1,9 и 3,6-4,6 раз, показатель направленности почвенного плодородия составил 0,34 и 0,65 единиц, условно-чистая прибыль – 3,8 тыс. руб./га и 6,1 тыс. руб./га соответственно.
В льняных короткоротационных севооборотах № 4-5, с насыщенностью бобовыми на 20 %, энерго-экономические показатели практически одинаковые. Исключение составил показатель направленности воспроизводства почвенного плодородия. Заделка соломы (озимой ржи и ячменя) в севообороте № 5 способствовала тому, что энергопотенциал почвы за ротацию не изменился, показатель направленности воспроизводства почвенного плодородия равен нулю. В севообороте № 4, без заделки соломы зерновых, плодородие почвы падает – показатель почвенного плодородия отрицательный и составил -0,26 единиц.
Насыщение севооборота № 6 многолетними бобовыми травами на 40 % и заделка соломы озимой ржи способствовали получению высоких энерго-экономических показателей с гектара за ротацию:
– продуктивность –3,2 т з. ед.;
– энергозатраты на тонну зерновых единиц снизились до 3,5 ГДж;
– энергетическая эффективность – 5,2 единицы;
– показатель направленности воспроизводства почвенного плодородия – 0,56 единицы;
– рентабельность – 33%
– условно-чистая прибыль – 6,6 тыс. руб.
Энерго-экономический анализ технологий возделывания сельскохозяйственных культур показал, что на почвах тяжелого гранулометрического состава рационально возделывать многолетние бобовые и бобово-злаковые травы. Затрата совокупной антропогенной энергии на их возделывание минимальны и составляют – 6-12 ГДж/га, энергоёмкость тонны зерновых единиц очень низкая – 0,6-1,0 ГДж, коэффициент энергетической эффективности тонны зерновых единиц высокий – 12-20 единиц.
Короткоротационные пропашные севообороты № 7-9 изучались в агроценозах на почвах легкого гранулометрического состава. В короткоротационном пропашном четырехпольном севообороте № 7 с внесением под картофель 50 т/га ТНК и заделкой второго укоса клевера лугового I г. п., насыщенность органическими удобрениями (в пересчете на стандартный навоз КРС) составила 15,4 т/га. Затраты совокупной антропогенной энергии в среднем за ротацию высокие – 46 ГДж/га. Выход основной продукции с гектара – 5,7 т з. ед., переваримого протеина 0,6 т, показатель направленности воспроизводства почвенного плодородия – 0,14 единиц, энергетическая эффективность – 5,3 единицы, рентабельность 96 %.
В аналогичных севооборотах № 8-9 в качестве органического вещества использовали зеленую массу и пожнивно-корневые остатки клевера лугового I г. п. Затраты совокупной антропогенной энергии сократились в 1,6 раза.
В севообороте № 8 запахали второй укос клевера лугового I г. п. За ротацию насыщенность органическим веществом (в пересчете на стандартный навоз КРС) составила 5,5 т/га, показатель направленности воспроизводства почвенного плодородия отрицательный – -0,23 единицы. Все остальные показатели равноценны показателям севооборота № 7.
В севообороте № 9 (пар сидеральный) запахали клевер луговой 1 г. п. Насыщенность органическим веществом за ротацию составила 12,5 т/га, баланс гумуса бездефицитный. В сравнении с севооборотом № 7 понизились следующие показатели: выход основной продукции с гектара на 1,8 т з. ед., переваримого протеина на 0,3 т, коэффициент энергетической эффективности на 1,6 единицы. Энергоёмкость основной продукции повысилась на 0,6 ГДж/т з. ед. Условно-чистая прибыль составила 44 тыс. руб./га.
Расчетные данные энерго-экономических показателей технологий возделывания картофеля показали, что энергоёмкость возделывания одной тонны картофеля низкая – 1-1,35 ГДж, рентабельность 130-170 %, условно-чистая прибыль 70-100 тыс. руб./га (в ценах 2006 года).
Для сохранения биоразнообразия в агроландшафтах в условиях Новгородской области для дерново-подзолистой тяжело - и легкосуглинистой почвы рекомендуем для хозяйств различной специализации новые схемы короткоротационных севооборотов:
1. Зернотравяные с занятыми парами клеверным 1 г. п. и клеверотимофеечным 2 г. п. с заделкой соломы зерновых на удобрение. За ротацию продуктивность севооборотов составила 2,3-3,3 т з. ед./га и повысилась по сравнению с традиционным на 15-65 %, условно-чистая прибыль 2,6-6,1 тыс. руб./га.
2. Льняные с занятыми парами многолетних бобовых и бобово-злаковых трав одного и двух лет пользования с использованием соломы зерновых культур в качестве органического удобрения. За ротацию продуктивность севооборотов составила 2,6-3,2 т з. ед./га и повысилась на 30-60 %, условно-чистая прибыль 3,6-6,6 тыс. руб./га.
3. Пропашные, с применением в качестве источников пополнения органического вещества зелёной массы клевера лугового 1 г. п. и пожнивно-корневых остатков. Продуктивность пашни агроценозов составила 5,1 и 3,9 т з. ед./га и повысилась более чем на 15 %, условно-чистая прибыль более 43 тыс. руб./га.
Рекомендуемые севообороты представляют практический интерес для сельхозтоваропроизводителей всех форм собственности Северо-Западного региона РФ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Методические указания по определению баланса питательных веществ азота, фосфора, калия, гумуса, кальция. М.: Изд-во ЦИНАО, 2000. - 40 с.
2. Методика ресурсно-экологической оценки эффективности земледелия на биоэнергетической основе. Курск: Изд. Центр "Юмэкс", 1999. - 48с.
3. Методика расчета ресурсно-экономической оценки оптимальных севооборотов: Метод. указания. / Сост.: , ; НовГУ им. Ярослава Мудрого. – Великий Новгород, 2005. - 48 с.
